基于流固耦合的油底壳振动噪声预测分析

为了对油底壳的改进方案进行噪声预测,首先建立油底壳的流固耦合有限元模型,进行耦合模态计算,获得其固有频率和振型,通过模态试验验证了耦合有限元模型的准确性;其次,在发动机工作过程中,通过试验测得油底壳各螺栓固定处的振动加速度;再次,基于模态结果,在油底壳各螺栓固定处施加测试的振动加速度,采用有限元的分析方法对油底壳进行了强迫振动计算和辐射噪声计算,并进行了试验对比,结果表明该方法可用于发动机开发试验确认阶段,对油底壳改进方案进行振动噪声的预测,减小开发风险;最后,对含油量多少对辐射噪声的影响进行了对比分析。     

SE-MCNN-CTC的中文语音识别声学模型

针对国内外缺少对振动轮噪声预估的问题,以某型振动轮为研究对象,首先基于动力学有限元理论对振动轮进行频率响应分析,其次采用声学边界元技术对振动轮辐射噪声进行了数值模拟,并通过实验验证了仿真结果的准确性,然后比较了垂直振动与圆周振动两种不同激振形式对辐射噪声的影响,得出垂直振动辐射噪声低的结论,最后对驾驶室声腔模态进行了仿真,与振动轮激振频率相近发生共振。通过调整激振频率,降低了司机耳旁噪声。所得研究成果可为振动轮辐射噪声的预估与改进提供一种切实可行的参考依据。     

利用Kane多刚体动力学模型仿真举重运动

多刚体动力学模型计算与仿真人体举重过程可以优化运动员的动作技术并预测其效果。根据举重过程人体运动的特点,将人体简化为6刚体动力学系统,建立Kane多刚体动力学模型方程,以高速数字摄像拍摄的举重运动过程序列图像的初始夹角与角速度作为初始条件,对举重过程进行计算与仿真,并通过与拍摄的实际举重运动图像比较来验证模型仿真的准确性,研究多刚体动力学模型计算与仿真人体举重过程的方法。结果表明,多刚体动力学模型计算与仿真的人体举重过程与摄像拍摄的实际过程基本相符,两种方法获取的关节坐标的误差约在4~8%,离初始时刻的时间越长则模型计算与仿真结果的误差就越大,呈现误差累积效应。     

微振动对空间光电载荷成像影响分析与验证

基于最小二乘法,利用面积加权的平均运动推导出了光学元件的表面平均刚体运动方程。基于微振动进行了光学系统调制传递函数(MTF)的影响分析,计算了相应的像移量及对应的系统光轴偏转角。利用刚体运动方程对频率响应分析数据进行了处理。根据系统光轴偏转角要求反推了光电载荷安装面的微振动量级要求。通过定频微振动实验实时测试了系统MTF。结果表明,分析结果与测试数据的误差均在20%以内,满足工程应用的要求,并验证了该计算方法的正确性。     

基于薄层单元与弹簧单元的滚动直线导轨副动力学建模

针对某大型光机装置中使用的LM型直线导轨-滑块的结合面,采用薄层单元与弹簧单元模拟其接触面,建立了大行程传输结构模拟件的有限元模型。通过模型修正方法,根据模态试验结果对薄层单元弹性模量以及弹簧刚度进行了识别。模型修正后,结构前三阶模态频率计算结果与试验结果最大差别为2.23%,地脉动载荷下各测点位移响应计算结果与试验结果最大差别为7.61%。计算结果与试验结果具有较好的一致性,验证了模型的有效性。     

车身顶棚振动独立模态控制研究

针对乘用车结构振动和噪声问题,对嵌入压电传感器和致动器的汽车顶棚进行了振动主动控制研究;对压电平板进行数学建模,通过有限元分析某国产乘用车车身顶棚模态振型,合理选择传感器和致动器增益,作为最小化振动响应这一目标函数的参数;控制器的设计应用了独立模态空间控制法,将压电传感器和致动器及独立模态空间控制法(IMSC)组成的控制系统应用于汽车顶棚振动主动控制,实验结果表明,即使当控制回路被电磁噪声干扰时,控制前后系统的振级相差可达到30%左右,取得了有效的振动抑制效果。     

光机靶室钢混结构基于动刚度等效的简化建模

钢混结构分离式有限元建模方法由于考虑了钢筋的实际分布,其计算精度较高,但建模过程复杂繁琐。开展了基于动刚度等效的钢混结构简化建模研究,该方法将钢筋和混凝土考虑为一种等效材料。研究中首先以典型钢混组合结构为例,以等效模型与分离式模型的模态特性等效为目标,建立了分部件的动刚度等效模型,然后将各部件等效模型组合成整体结构等效模型,数值仿真结果显示在相同载荷作用下,整体参考模型与整体等效模型的响应分布非常接近,而等效模型的规模远小于参考模型,说明了该等效建模方式的有效性。进一步将该等效建模方法应用于神光Ⅲ主机靶室钢混结构的动力学分析中,并计算了该巨型光机结构等效模型在实测基础加速度激励下的随机振动响应,靶球上各方向的响应实测结果与计算结果较为吻合。所采用的动刚度等效建模方法可应用在巨型光机结构动力学稳定性的进一步研究中。     

基于近场辐射声压信号的索力识别方法*

为准确、快速获取拉索结构索力,该文提出利用结构近场固定位置辐射声压信号对拉索进行索力测试的方法。基于动力学理论推导出结构振动加速度响应与其近场辐射声压响应的线性比例关系,并根据希尔伯特-黄变换推导了声压响应信号与结构频率的关系。对单根拉索依次施加3种不同工况的初始张拉力,并对结构中心表面处施加一瞬时脉冲力,使拉索受迫振动发声,通过对结构近场范围内拉索振动辐射声压进行测量,进而获得不同工况下不同位置声压响应信号,并探讨了在有高斯噪声干扰情况下通过希尔伯特-黄变换方法获取拉索固有频率的可靠性。数值模拟分析验证了该方法能较为准确地得到拉索固有频率并利用索力计算实用公式有效地计算出索力值,为实际工程中拉索索力测试提供了一种新的简单有效的方法。     

湍流边界层激励下腔体内水动力自噪声预报与测量

循环水槽中试验测量了腔体内水动力自噪声,并与模态法建立的湍流脉动压力引起腔体自噪声预报进行比较验证。透声窗振动以简支边界为条件,腔体内部声波以刚性边界为条件模态展开,通过辐射边界条件建立模态耦合振动方程。在随机湍流脉动压力作用下,推导了模态振动方程在随机力激励下的自噪声功率谱响应。对循环水槽中5 m/s和8 m/s两种流速工况下的腔体水动力自噪声和湍流脉动压力进行了测试,结合测量的脉动压力预报方法可以计算腔体水动力自噪声量值,理论预报与试验测量结果大致吻合,趋势一致,为声呐罩材料选取及声学环境控制提供了一种分析方法。      

湍流边界层激励下腔体内水动力自噪声预报与测量

循环水槽中试验测量了腔体内水动力自噪声,并与模态法建立的湍流脉动压力引起腔体自噪声预报进行比较验证。透声窗振动以简支边界为条件,腔体内部声波以刚性边界为条件模态展开,通过辐射边界条件建立模态耦合振动方程。在随机湍流脉动压力作用下,推导了模态振动方程在随机力激励下的自噪声功率谱响应。对循环水槽中5 m/s和8 m/s两种流速工况下的腔体水动力自噪声和湍流脉动压力进行了测试,结合测量的脉动压力预报方法可以计算腔体水动力自噪声量值,理论预报与试验测量结果大致吻合,趋势一致,为声呐罩材料选取及声学环境控制提供了一种分析方法。     

高能光源束流位置探测器支撑架结构优化设计

从热稳定性和振动稳定性两个角度出发,优化设计得到了超高稳定的刚性支撑架结构;通过ANSYS有限元模态分析,验证了结构的热膨胀变化量和特征频率;采用混凝土二次灌浆方法对支撑架进行地面固定和特征频率测试,结果表明,支撑架结构的特征频率达到61.9 Hz、振动幅值小于30 nm,均满足设计要求。最后采用动态刚度测试方法,得到混凝土二次灌浆层的主要刚度值,进一步验证支撑架结构优化结果的准确性。     

Numerical and experimental studies on housing optimization for noise reduction of an axial piston pump

This paper presents a methodology to reduce the noise of an axial piston pump through modification of the housing structure, combined with both numerical and experimental methods. The finite element models of the housing and cover are established, and are assembled together. The finite element models are validated and updated using experimental modal analysis. The frequency response function of the assembly is calculated, and the shell element in the inner surfaces of the housing is added. The effects of the thickness of the shell element on the frequency response function are identified. A topology optimization is conducted for the purpose of reducing the frequency response function and the increase of mass. The prototype pump is manufactured and assembled. Different experimental measurements are carried out, including the measurement of the vibration and the distributions of the sound pressure levels around the pump. Results show that the vibration and noise are reduced by using the optimized housing. In particular, the average sound pressure level is reduced by about 2 dB(A) at the discharge pressure of 250 bar, and the sound pressure level at the second harmonic is reduced significantly. The method proposed here can also be used for other kinds of displacement pumps.     

某型振动轮噪声数值模拟及优化分析

空中声源的辐射噪声谱包括宽带连续谱和窄带线谱,线谱能量高于连续谱。与水下声源相比,空中声源的运动速度普遍较高,线谱多普勒频移明显,可用于进行水下对空中声源的运动参数估计。首先通过时频分析提取接收信号的瞬时频率,而后利用非线性最小二乘法将瞬时频率提取值与预测值相拟合,进而估计声源的运动参数(声源的运动速度、静止频率、与接收器最小水平距离及经过最近点时刻)。仿真与实验均能较为准确地估计出声源运动参数,同时在实验中实现了水下对空中运动声源的测距和定位,测距误差小于15.8%。在满足一定信噪比和保证足够多普勒信息的情况下,该参数估计方法具有很好的适用性。     

Vibration analysis of a new curved beam element

The common practice in developing a locking-free curved beam element is to ensure that its interpolation functions of displacement explicitly satisfy the inextensible bending mode condition for the membrane locking-free instead of the rigid body modes. In this paper, we study the impact of this practice on the dynamic characteristics of a finite element by conducting vibration analysis using our newly developed three-node locking-free curved beam element. In this case, the inextensible bending mode condition is satisfied explicitly, while the rigid body modes are satisfied implicitly to 4th-order accuracy. Numerical and experimental examples show that with the newly developed curved beam element, developed by using the implicit representation of a rigid body mode condition, it is possible to recover the rigid body modes of curved beams with low and medium slenderness ratios. This is even true for cases involving a half-circular element and the vibration of the curved beam is predicted with high accuracy.     

挖掘机驾驶室低频结构噪声分析与优化*

针对某小型液压挖掘机驾驶室低频噪声过大问题,对驾驶室结构振动特性进行分析。基于有限元模型计算各工况下驾驶室噪声传递函数,运用统计学方法确定主要噪声峰值频率及相应工况;通过模态声学贡献度计算,确定危险工况下噪声贡献量较大的模态阶数,参照模态振型确定驾驶室振动变形最大的车身板件;并对该板件进行形貌优化处理,提高其一阶固有频率,进而降低驾驶室内噪声。优化结果表明,驾驶室噪声传递函数在危险频率下的峰值下降了2~4 dB。     

柱壳和锥壳结构自由振动特征的数值计算与校验

为了评估柱壳和锥壳结构自由振动特征数值计算的精度,分析不同边界条件、环肋、纵肋以及流体载荷对自由振动特征的影响,计算并校验了典型壳体结构在空气中、浸没以及浸没并充满水情况下的自由振动特征。结果表明,空气中干模态分析在2 kHz内、单面及双面接触水情况下的流固耦合湿模态分析在500 Hz内的计算精度能够控制在10%以内。壳体流固耦合自由振动分析时可以采用实体单元离散也可以采用壳单元离散的方法,前者精度略高,能够有效保证求解收敛的频带范围更宽,但工作量更大。径长比大于0.2时,浸没于水中的自由振动分析可以转换为内部填充水时的自由振动分析,转换时应保证两者流固耦合湿表面积相等,如半浸水和半充满水,能够有效减小计算量;环肋和流体载荷对壳体自由振动特征的影响明显,环肋使柱壳同阶自振频率增加,流体载荷使柱壳同阶自振频率减小且影响幅度更大,两者均会使得柱壳模态振型呈现错序排列;流固耦合效应对无肋柱壳和环肋柱壳自振频率的影响效果相当;柱壳内外有水相对于单面接触水而言,同阶自振频率进一步减小,模态振型基本不变;流体载荷对环肋锥壳的自振频率和模态振型的影响幅度较对环肋柱壳小。      

强脉动压力下飞行器随机振动分析算法与并行实现

以飞行器再入大气层过程中承受多点强相关脉动压力下的随机振动分析为研究背景,从自由体模态分析入手,考虑脉动压力之间的强相关性,建立自由体动力学方程并推导刚-弹模态耦合作用下的随机振动理论,完成算法设计并在自主并行软件平台PANDA中进行代码实现,通过典型飞行器算例开展正确性验证和应用研究。研究表明：飞行器再入过程的刚体运动对结构在低频段的响应影响显著,甚至起到主导作用,越靠近零频附近,这种影响越大;在中高频段,弹性响应逐渐占据主导地位。基于自主研发形成的随机振动分析模块可以较好地模拟飞行器再入过程脉动压力诱导的随机振动响应,具备超大规模并行计算能力。     

Mode shape expansion using perturbed force approach

A new approach for expanding incomplete experimental mode shapes is presented which considers the modelling errors in the analytical model and the uncertainties in the vibration modal data measurements. The proposed approach adopts the perturbed force vector that includes the effect of the discrepancy in mass and stiffness between the finite element model and the actual tested dynamic system. From the developed formulations, the perturbed force vector can be obtained from measured modal data and is then used for predicting the unmeasured components of the expanded experimental mode shapes. A special case that does not require the experimental natural frequency in the mode shape expansion process is also discussed. A regularization algorithm based on the Tikhonov solution incorporating the generalized cross-validation method is employed to filter out the influence of noise in measured modal data on the predictions of unmeasured mode components. The accuracy and robustness of the proposed approach is verified with respect to the size of measured data set, sensor location, model deficiency and measurement uncertainty. The results from two numerical examples, a plane frame structure and a thin plate structure, show that the proposed approach has the best performance compared with the commonly used existing expansion methods, and can reliably produce the predictions of mode shape expansion, even in the cases with limited modal data measurements, large modelling errors and severe measurement noise.     

基于PANDA平台的光机部件随机振动响应分析

基于PANDA自主并行计算平台，采用模态叠加法开展了多点基础激励作用下的随机振动响应分析算法设计和并行实现研究，构建了相应的并行求解模块。针对光机装置打靶样机中的六自由度平台结构，基于自主研发的软件模块，分析了该结构的模态特性及结构在地脉动载荷下的微振动响应，并与试验结果及商业软件分析结果进行了比对，在模态频率、振型和位移响应方面，都具有较好的一致性，验证了相关软件模块的正确性和PANDA平台在实际工程结构分析中的可用性。